Neues C64 Netzteil Mark 1

Hallo,
Nachdem es ja viele Diskussionen und ein paar versuche zum Thema neues C64 Netzteil gab, will ich mal meinen Ansatz vorstellen.

Persönliches Lastenheft:
Elektrotechnische Laien müssen nicht mit 240V arbeiten, nur mit Kleinspannung.
Einfach zu beschaffende Bauteile, die auch noch in Jahren verfügbar sind, oder einfach zu ersetzen.
Low Cost, das Netzteil soll weniger wie 20€ kosten an Bauteilen
Es soll sehr klein sein, und bei der Bedienung Dausicher

Das Ergebnis sieht erst mal so aus:
netzteil19.jpg

Weitere Infos in den nächsten Minuten...

Was kann das Teil?
Es kann auf 12V Gleichspannung 9V Wechselspannung bis 3Ampere in der Signalform Rechteck/Trapez machen
Anschuss ist in 5/12V Festplatten Molex Stecker
Es ist der kleinste mir bekannte Wechselrichter für den C64

FAQ (Fragen die vermutlich kommen)

F:Warum Molex Festplatten Stecker, und nicht die 4 Pol Mini DIN Festplatten Netzteile
A: Die Belegung ist leider nicht genormt. Die Position von Masse, 5V,12 kann überall sein, und die Verwendung eines nicht
passenden Netzteiles würde zur Zerstörung des C64 + Wechselrichter führen

F:Kann ich auch ein PC Netzteil 1000W Palatinum Supernova nutzen?
A:Theoretisch ja, aber das ist nicht Empfehlenswert, da auf der 12V Schiene schnell 20A und auf der 5V Schiene über 20A verfügbar sind, im Fehlerfall würde es dann mehr wie Rauchen

F:Welche Netzteile sind Empfehlenswert?
A: Netzteile mit Molex Stecker und einem angegebenen Ausgangsstrom von 5V 2A und 12V 2A, wobei von Billigst Chinaware abzuraten ist, meistens zu erkennen das nur ein Messepin im Molex Stecker genutzt wird.

F: Die Original 9V sind Sinus, hier Rechteck, das passt doch nicht!
A: Ich habe mir die interne Schaltung vom C64, und allen Epromern die erreichbar waren angeschaut, die Ladungspumpe für die größeren Spannungen macht keine Probleme mit den 9V Rechteck, auch die Clock in der CIA mach keine Probleme.

F: Der Takt wird durch die interne Takterzeugung vom PIC 10F222 erzeugt, ist das nicht ungenau?
A: Bei meinen 10 Testaufbauten war der Takt immer zwischen 49,5 und 50.5 Hz, das sollte ausreiche, es sei denn man will langfristig eine Echtzeituhr betreiben, ggf. darf man gerne an den Freien Pins noch einen DCF 77 Empfänger anschließen.

F: Bist du Wahnsinnig, SMD in 0603, wer soll das den Löten?
A: Ja ich bin Wahnsinnig, Löten wird doch erst ab 01005 herausfordernd!

F: Darf ich deine Bauanleitung/Code Verändern, neu Posten, Veröffentlichen?
A: Ja gerne, ich sehe es als Offenes Projekt, eine Erwähnung von AREA51HD wäre nett

F: Was für Schwachstellen hat das Teil?
A: Bekannte Defizite sind
Abweichung der Netzfrequenz +/- o,8Hz laut Daten Blatt
Beide Masseanschlüsse sind nicht auf der Platine verbunden, kann bei Billigst Netzteile zu Problemen führen
Bei Assy 250469 + Schlechten Netzteil kann es zu Brummen führen, da die 12 V Lastmodulation auf die 5V durchschlägt
Abhilfe die Widerstände für die FET Ansteuerung vergrößern in den 2 Stelligen K-Ohm Bereich, das führt aber zu einer
reduzierten Belastbarkeit des 9V Ausgangs

F:Wie hast du Getestet
ASSY 250407, 250466, 250469, mit 1541 U Batch 1,2, und 1541U2
1000 Betriebsstunden Dauerbetrieb
1000 Schaltzyclen auf 240V Seite
1000 Schaltzyclen an C64 Powerschalter
Keine Ausfälle, keine Defekte

F:Funktioniert die Datasette
A:Ja

F: Geht es noch Kleiner?
A: Ja es sollte noch Potenzial für 8mm Kürzer drin sein, das Gehäuse aus dem 3D Drucker hat auch noch Potenzial

F:Warum ist Alles geklebt. und nicht Geschraubt, vernietet etc.
A: Das war für die Entwicklung erst mal das einfachste, da können wir ja gemeinsam weiterentwickeln, ich Drucke auch gerne die 3D Ideen aus.

F: Warum machen wir keine PWM Ansteuerung? Ist doch eher wie Sinus?7
A: Bei meinen versuchen stellte sich raus das dann die CIA Clock jeden Impuls gezählt hat, und es gab Bild/Tonstörungen, da das Molex Netzteil nicht mit der Lastregelung nach kam.

F: Hast du noch weitere Ideen?
A: Ja habe ich, die Stelle ich dann bei Gelegenheit vor, der Marburger Stammtisch fand sie gut, und hat noch Optimierungen mir aufgezeigt am Verkabelungs-Konzept.

F: Wo Bleibt die Bauanleitung
A: Alle Daten Stelle ich im laufe der nächsten Tage ein, und stehe auch gerne für Fragen zur Verfügung

F: Kann ich so ein Teil bei dir Kaufen?
A: Nein, aber wenn ich per PN gute gründe bekomme rücke ich eins von meinen Mustern raus.

Teil 1 Die Elektronik
Schaltplan.gif

Für die 5V Versorgung des PIC habe ich den Spannungsregler LP 2980 IM5-5,0 gewählt, im SOT23 Gehäuse liefert er 50mA.
Die Spannungsversorgung über den 5V Molex Anschluss wäre zwar auch Theoretisch Denkbar gewesen, aber im GAU fall fällt die 5V Versorgung vom Netzteil aus und der PIC zieht sich Querströme, und geht in einen nicht Definierten zustand über, und schaltet Low und Highside gleichzeitig durch, und schon wären die FETs gegrillt, also 39 Cent gut Investiert.

Als Puffer und Glättungskondensator habe ich einen Kerko 22µF gewählt, da der PIC kaum auf 1mA kommt, reicht der dicke aus.

Der PIC 10F222 wurde wegen der kleinen Bauform SOT23 und der Verfügbarkeit in der Bastelkiste gewählt. auch der 202, 204 etc sollten gehen, die sind rund 15 Cent Günstiger. Die 69 Cent vom 222 bringen uns sicher aber auch nicht um.

Über die Widerstände wird der Steuerstrom für die FETs begrenzt, bei Molex Netzteilen wo die 5V Seite bei Laständerungen auf der 12V Seite unruhig wird, kann der Widerstand R5 und R6 auf 10-68K Ohm vergrößert werden, so das die Last Langsamer zu und abgeschaltet wird, bei einigen ASSY 250469 kommt es ansonsten zu Brummen durch die Spannungsschwankungen im HF Modulator.
Nachteil ist die Steigende Verlustleistung am FET, da muss noch etwas Forschung für die Optimale Widerstandsgröße oder best geeignetes Netzteil gemacht werden.

Die 4 FET´s ergeben eine klassische Brückenschaltung, die IRLML 5202 machen -30V @3A und die IRLML 2502 20V @4,2A mit.
Die Lowside Steuert über einen Spannungsteiler die gegenüberliegende Highside, eine Gleichzeitige Ansteuerung von beiden Lowsides, würde zur Zerstörung der FET´s führen, da die Versorgungsspannung über sie Kurzgeschlossen wird.
Die PIC Software lässt diesen zustand aber nicht zu.

Die Form der Leiterplatte ist so gewählt das die in das "Metallrohr" vom DIN Stecker Passt, wenn man die nicht benötigten
Pins vom 7 Pol. Stecker entfernt passt die Leiterplatte gut rein, durch die Runde Form kommt es auch nicht zu Kurzschlüssen. Die Kontaktierten Pins müssen aber mit Schrumpfschlauch isoliert werden.

Bei den Molex "Festplatten" Netzteilen habe ich 6 Verschiedene Modelle bei Ebay, Amazon bestellt, hier gibt es die meisten Unklarheiten.
Netzteile mit nur drei Belegten Pins im Molexstecker sind ein gutes Indiz für schlechte Qualität.
Im Kurzschlussfall kann das Verhalten von Abschalten bei überlast, auslösen einer internen Sicherung, bis zum Knall mit Rauchentwicklung alles passieren, ggf. Poste ich mal meine als Gut getesteten...

Als Notfall-Überstromabsicherung bei Missbräuchlichen Nutzung dienen sehr dünne Leiterbahnen, bei einem Versuchsmuster war anschließend zwar das Transparente Gehäuse "Rauchglas", aber sonst ist nichts passiert, ggf. könnte man noch SMD Sicherungen bei der Überarbeitung einbauen z.b. Reichelt SMD-SF 3,0A

Immer daran denken das ist eine Idee für ein neues Netzteil Konzept, und noch kein Finaler Stand.

Gehäuse:
Das Gehäuse ist aus dem 3D Drucker, meine erste Idee alles im Standard DIN Stecker verschwinden zu lassen, war nicht ausreichend Mechanisch Stabil.

Im Aktuellen stand wird die DIN Kontaktplatte mit 0,25mm2 Kabeln an die Wechselrichter Leiterplatte angeschlossen,
Dann die beiden 180 Metall Steckerteile übergeschoben und dann alles in das Gehäuse von Hinten geschoben.

Ich weiß das es keine Schöne Lösung ist, mein Angebot steht Vorschläge auf dem 3d Drucker auszudrucken um Verbesserungen zu testen.

Ggf. muss die runde Öffnung vorne mit einer Rundfeile 0,1 bis 0,2mm geweitet werden, da haben die Hersteller der Stecker einfach Toleranz.

Nach einem Vorsichtigen Funktionstest wird auf der Rückseite mit Heisskleber oder 2K Kleber, ca. 1cm3 kleber eingespritzt, der Kleber fixiert Leiterplatte und Metallsteckerteile, etwas Vorsicht ist aber notwendig, nicht das Klebstoff in den Stecker selber einfließt, etwas Knete aus dem Kinderzimmer hift aber beim Abdichten.

Das Gehäuse Stabilisiert auch die Molex Buchse, so ist ein verdrehtes einstecken noch schwerer, aber nicht unmöglich, ein DAU mit einer 10 Tonnen presse bekommt alles hin

Immer daran denken das ist eine Idee für ein neues Netzteil Konzept, und noch kein Finaler Stand.

Die Software:
Es Werden 2 Byte RAM für eine Wait Funktion genutzt, und 39 Word vom Flash, das heißt für Erweiterungen stehen noch endlose 21 Byte RAM und 473Word Flash zur Verfügung.

HEX, ASM File im Anhang, die SW ist so einfach, das Braucht keine Erklärung.

Das Programmieren läuft im Moment "in circuit", Masse und 5V werden am Kerko angelötet, die Lödpads bieten Clock und MCLR, an der Durchkontaktierung bei R6 kommt die Data Leitung dran.

Wichtig beim Flashen darf keine 12V anliegen, sonst gibt es Spanabhebende FET Bearbeitung, am Besten "5V Powert over PICKIT" einstellen.

Aussichten in die Zukunft:
Die Mark II wurde als Mockup bereits auf dem Marburger Stammtisch gezeigt, Erfahrungen von hier werden auch den dieses Projekt fließen, als Nachteil der Mark II durfte auf jeden Fall der Preis von rund 40€-50€ sein, lasst euch überraschen.

Die Mark 1 sollte bei einer Produktion von 50 Stück ohne Molex Netzteil für unter 10€ an Teilen machbar sein.

Ich freue mich schon auf Hilfreiche Ideen